Vandag is Savo Kusić gefokus op houtvensters, hout-aluminium vensters, pasgemaakte vensters, deur en versoeke om kwotasie. Hierdie teks bly as ’n geotegniese argief en is nie ’n aanbod vir laboratoriumtoetsing, geotegniese ontwerp of grondwerke nie.
Daar is verskeie maniere om die elemente van interne grondweerstand, kohesie en die hoek van interne wrywing te bepaal deur gebruik te maak van laboratoriumtoetse, waaronder die direkte skuiftoets en die drieaksiale druktoets die bekendste is.
Direkte skeerervaring
Die toets word uitgevoer op ’n apparaat met ’n reghoekige snit van tipe A. Casagrandea of op ’n sirkelvormige apparaat van die Hvorsleva-tipe. Ons sal die eksperiment met die toestel van reghoekige snit beskryf, wat die algemeenste gebruik word. In beide gevalle word die toets uitgevoer met ’n onversteurde monster, of met ’n versteurde monster by die opbrengspunt, in welke geval die toets ’n vergelykende waarde het.
Toestel vir direkte skeer van ’n reghoekige snit (fig. 1)
Fig. 1_Dwarssnit van Casagrande se direkte skuifapparaat_
Die toestel bestaan uit twee dele, die boonste en onderste raam, waar die onderste een staties is, terwyl die boonste een beweegbaar is en op die onderste een beweeg kan word onder die invloed van die horisontale krag Z, wat op die kontakvlak van die boonste en onderste raam inwerk.
Die grondmonster word in ’n reghoekige staalring geplaas, gewoonlik van die grootte 100 × 100 × 30 mm, of daardie afmetings wanneer dit akkuraat geskraap word. Filterklippe word bo- en onderkant van die monster geplaas, en dan word alles in die ring van die apparaat geplaas, wat dan met water gevul word. ’n Toestel vir vertikale laai word op die monster geplaas. Die boonste filterklip is aan die sisteem van vertikale laai van die monster gekoppel, terwyl die onderste een aan waterkanale gekoppel is, waardeur die monster tydens die toets in ’n versadigde toestand gehou kan word, om skynbare kohesie uit te sluit.
Om wrywing op die kontakvlakke tussen die boonste en onderste raam uit te sluit, is daar toestelle met die boonste raam gedraai, waardeur die boonste raam onder die effek van horisontale skuifkrag beweeg. Daarbenewens is die kontakoppervlaktes van die boonste en onderste raam bedek met petroleumjellie. Nog ’n 2-vergelyker vir die registrasie van vertikale en horisontale vervormings is by die toestel ingesluit.
Doen direkte skuiftoetse
Daar is meestal2tipes direkte skuiftoets: vinnige en stadige toets. Die vinnige toets bestaan uit die laai van die monster met ’n sekere vertikale druk, wat gewoonlik neerkom op0,50;1,0;2,0;3,0en4,0kp/cm2, wag vir die konsolidasie, wat aanvaar word dat dit bereik is indien die insakking gedurende die tyd van24ure Δh ≤0,02 mm, en dan word ’n horisontale skuifkrag Z, van grootte, toegepas1/20of1/40deel van die vertikale krag P, wat elke minuut met dieselfde waarde toeneem totdat die grond breek. Tydens die toepassing van die horisontale skuifkrag word die bewegingsverloop van die boonste raam voortdurend gemonitor deur op die vergelyker te lees en die horisontale vervormings word onmiddellik voor elke nuwe las in die log aangeteken. Die oomblik, waarin die vergelyker ’n skielike beweging toon, word as baanbreker aangeneem.
Die vinnige toets word toegepas op kleierige grond, waarvan die natuurlike konsolidasie onder ’n nuwe las stadig is en ooreenstem met hierdie metode om die toets uit te voer.
Slow-toets word op soortgelyke wyse as voorheen uitgevoer met die enigste verskil dat die horisontale skuifkrag toeneem in ’n langer tydinterval, wat 2, 5 en 15 mminute kan wees of tot konsolidasie, d.w.s. totdat die horisontale beduidende vervormings word. Die verloop van konsolidasie onder die effek van horisontale krag word gemonitor op die vergelyker 9 (fig. 1).
Die stadige toets word op sanderige of stowwerige grond toegepas, waar in die geval van ’n toename in die horisontale skuifkrag in ’n kort tydsinterval, die skuif van die monster in die apparaat sal versnel as gevolg van die effek van gespanne water in die porieë, wat nie met ’n natuurlike proses sal ooreenstem nie. Daarom neem die tydsinterval toe met die fynheid van die ongebonde gronddeeltjies, om gelykstelling van die waterdruk in die grondporieë met die eksterne waterdruk moontlik te maak. Hierdie gelykmaking word bereik deur genoeg tyd onder die effek van elke vlak van horisontale las te laat, sodat die oortollige water in die porieë deur die filterklip uitgedruk word.
Benewens die genoemde toetse, word in sekere gevalle ’n vinnige toets sonder konsolidasie onder vertikale las uitgevoer, dit wil sê die horisontale skuifkrag word toegepas onmiddellik nadat die monster in die apparaat ingebring is en dit met ’n vertikale las gelaai is. Hierdie uitvoeringsmetode word egter onder spesiale toestande toegepas, soos die geval van ’n vars geïnstalleerde wal gemaak van kleigrond, wat onmiddellik na wal gelaai word sonder vooraf verdigting.
Bepaling van die hoek van interne wrywing en kohesie
Gebaseer op die toetsresultate, word die skuifspanning
τ=Z/A in kp/cm²,
wat verkry word uit die skuifkrag Z in kp op die oomblik van mislukking en die deursnee-area van die monster A in cm². Die toets word gedoen met 3 tot 4 apparaat gelaai met verskillende normale druk σ=P/A in kp/cm² waar P die vertikale las van die monster in kp is. Die volgende waardes van normale druk word gewoonlik geneem: 1,0; 2,0; 3,0 en 4,0 kp/cm².
Fig. 2. Diagram van horisontale vervormings
Gebaseer op die diagram van interne wrywingselemente, word twee tipes diagramme 1 en ’n diagram van horisontale vervormings (fig. 2) verkry.
Die diagram van horisontale vervormings word verkry deur die horisontale verplasing ΔL in mm van die boonste raam van die toestel toe te pas op die onderste een op die abskis-as, wat verkry word deur die vergelyker 9 te lees, en op die ordinaat-as die ooreenstemmende skuifspanning _fig_τ² (figp.τ²) 2).
Afhangende van grondverdigting, word die diagram 1 vir gekompakteerde en diagram 2 vir los materiaal verkry.
Vir ’n gekompakteerde materiaal neem die skuifspanning τ aanvanklik taamlik skerp toe in verhouding tot die horisontale verplasing ΔL tot by die grens van eweredigheid P, dan stadiger, waardeur die kurwe van die diagram 1 toeneem en ’n maksimum hoogte B bereik, waarna die diagram horisontaal vloei oor ’n sekere lengte-gebeurtenis afneem. Die sone van reguitlyn klim van die horisontale vervormingsdiagram, waarin die toename in skuifspanning eweredig is aan die toename in vervorming, word aanvaar as die area van elastiese vervorming. Anderkant die limiet P neem die toename in skuifspanning af volgens die toename in vervormings ΔL tot by die hoogste punt B van die diagram. In hierdie sone begin die materiaal “vloei” en dit word aangeneem as ’n area van plastiese vervorming. Die hoogste punt B van die 1-diagram verteenwoordig die maksimum skuifspanning maks τ, en daar word aanvaar dat grondbreuk op hierdie punt voorkom, d.w.s. dat punt B die breekpunt is. Anderkant punt B is die materiaal in ’n vloeibare toestand, die skuifsterkte neem af, en daar word aanvaar dat in hierdie sone, waar die verbinding tussen die deeltjies verbreek word, daar slegs glyweerstand is wat die horisontale skuifkrag teenstaan. Die punt G waar die diagram 1 na die horisontale rigting draai, word as die glygrens aanvaar.
Die skuifspanning by die breekgrens B word die skuifsterkte of suiwer skuifsterkte τf genoem, terwyl die skuifspanning by die opbrengsgrens G die glysterkte τg genoem word.
Vir ’n los materiaal het die horisontale verplasingsdiagram ook ’n elastiese area met proporsionaliteitsbeperking P, maar stroomaf is ’n plastiese gebied tot by die glygrens G, d.w.s. die maksimum skuifspanning is gelyk aan die limietsterkte, gly (τ=τg), waarbuite die vloeibare toestand van die materiaal.
Sl.3. Skeurdiagram, a) vir samehangende gronde, b) vir onsamehangende gronde
Die skuifdiagram word verkry wanneer die normale druk σ in kp/cm op die abskis-as toegepas word2, en op die ordinaat-as die ooreenstemmende skuifsterkte τf in kp/cm2, waar beide hierdie waardes op dieselfde skaal toegepas word (fig.3). Aangesien die skuifsterkte τf van die grond toeneem met die normale druk σ, sal dit vir verskillende drukke σ1 kry punte A, B, C en D, wat die ooreenstemmende skuifsterktes verteenwoordig.
Om individuele punte A, B, C en D op die diagram te verkry3vir samehangende gronde (Fig.3a), word die glysterkte _τ_g aangeneem. In die geval van kleierige grond begin die materiaal egter vloei lank voor die glygrens G bereik word, en daar is ’n neiging om die skuifsterkte by die grens van eweredigheid P aan te neem om die kohesie c en die interne wrywingshoek van die grond te bepaal, maar aangesien dit relatief klein is, word die skuifsterkte waarvoor die vervorming dikwels op die diagram aangeneem is ΔL aangeneem.2twee keer groter as die vervorming in die vorige stadium van laai in die apparaat. Hierdie sterkte is iewers tussen die grens van P en B, dit wil sê G (fig.2).
Verbindpunte A, B, C en D op diagram 76a gee ’n skuifdiagram, wat ’n reguit lyn in suksesvolle toetse is. Deur die diagram uit te brei na die kruising met die ordinaat-as, vir σ = 0, word dit op grond van die Coulomb-patroon τf = c+σ tgϕ verkry dat τf = c = grondkohesie, terwyl die helling van die diagram van die inwendige wrywing die. Deur die skuifdiagram aan die ander kant van die ordinaat-as uit te brei, word die spanning as gevolg van kohesie pk verkry op die abskis-as, wanneer die grootte van kohesie c uitgedruk word as die ekwivalent van wrywingsweerstand:
c = pk tgϕ, waarvandaan pk = c/tgϕ
Vir onsamehangende gronde, soos sand, die diagram in fig. 3b, wat deur die koördinaatoorsprong gaan, aangesien vir σ = 0 ons τ = 0 kry. As die sand egter fynkorrelig en nat is, kan ’n diagram soortgelyk aan die een in fig. 3a, met ’n kleiner kohesie c, wat skynbare kohesie verteenwoordig. In daardie geval verteenwoordig die spanning pk op die verlengde abskis-as aan die ander kant van die koördinaatoorsprong die kapillêre spanning.
Daar moet kennis geneem word dat die bepaling van grondkohesie en wrywing deur direkte skuiftoetsing verskeie nadele het, waarvan die belangrikste is dat grondbreuk plaasvind op ’n voorafbepaalde skuifoppervlak en nie op die oppervlak met die minste skuifweerstand nie, dat tydens die skeer van die monster in die apparaat, die bo-na-raam-beweging van die onderste na die raamoppervlak verminder word. vervormings van die monster tydens skeer kan slegs oor ’n kort lengte gemonitor word, sodat die glyweerstand buite die limiet nie breuk tot ’n voldoende mate kan beheer nie, veral in die geval van sagte grond wanneer vervormings tydens skeer groot is, ens.
Drieassige kompressietoets
Die toets word uitgevoer op ’n drieassige apparaat, wat verskillende konstruksies het, maar almal is gebaseer op dieselfde beginsel, wat soos volg is. Die onversteurde monster in die vorm van ’n roller word vertikaal op die staander geplaas en blootgestel aan die laterale druk van die vloeistofmassa van alle kante en dan aan die vertikale druk, wat geleidelik toeneem, totdat breuk van die monster op die oppervlak van die minste skuifweerstand veroorsaak word. Gebaseer op die skuifsterkte by breek, word die kohesie en die hoek van interne wrywing van die grond bereken.
Beskrywing van drieassige toestel
Fig. 4. Drieaksiale apparaat
Die drieassige apparaat (fig. 4) bestaan in die onderste deel van die basisplaat van die kamer, waarop die monsterstaander rus, en in die boonste deel van die suier vir vertikale laai van die monster en die boonste plaat wat die kamer toemaak. Die mees algemene monsterafmetings is deursnee ϕ=36 mm, hoogte h=2,2-2,5_ϕ_. Die deursnee van die kamer is D=135mm, hoogte H = 180 mm. ’n Smal buis K1 om die monster van onder af te dreineer, begin vanaf die middel van die monsterstand, wat water van die monster deur ’n poreuse plaat ontvang en dit buite die kamer in ’n vertikale glasbuis C1 dreineer. As die toets uitgevoer word sonder om die monster te dreineer, dien hierdie kanaal om die waterdruk in die porieë te meet. In die bronsbasis van die kamer is daar ’n kanaal K2 vir die toevoer van vloeibare massa om die kamer te vul en laterale druk in die kamer op die monster te verkry.
Deur die boonste plaat van die kamer gaan die suierhandvatsel om die monster te laai. Die monster in die kamer word omring deur ’n rubbermembraan, wat aan albei kante verleng is en deur middel van rubberringe aan die suier en die basis verbind word. In die middel van die suier is daar ’n kanaal K3 om die monster van die bokant af te dreineer.
Die kante van die kamer is hermeties verseël met ’n plexiglas silinder wat met rubberringe aan die boonste en onderste plate van die kamer vasgemaak is.
Die kamer word op ’n soliede basis geplaas. Die normale laai van die monster word gedoen via ’n hefboom met gewigte, waarvan die verhouding meestal 1: 10 is. Die stelsel vir die verkryging van laterale druk op die monster in die kamer bestaan uit ’n bottel met vloeibare massa B, wat deur middel van ’n buis in die kamer ingebring word, ’n manometer vir die meet van lugdruk en ’n bottel met saamgeperste lug. ’n Vergelyker word bo die suier geplaas om die monster te laai om die afsakking van die monster onder lading te meet.
Die laterale druk van die vloeistofmassa in die kamer kan na willekeur aangepas word deur die lugdruk in die bottel B te gebruik, via die kleppe V1 en V2. Hierdie druk veroorsaak horisontale spannings in die monster σ2 en σ3, wat as gevolg van die sirkelvormige snit van die monster gelykgestel word σ2 = σ3.
Die vloeibare massa kan gedistilleerde water of olie wees, wat verkies word vir beter verseëling, omdat water deur die skroewe kan gaan. Onder die invloed van lugdruk in bottel B vul die vloeistofmassa die kamer tot by klep V6, wat dan toemaak. Die vertikale las van die monster P, wat byna wrywingloos na die monster oorgedra word via die suierhandvatsel, gedeel deur die deursnee-area van die monster A gee die vertikale spanning σ1 = P/A
Voer drieassige kompressietoets uit
Vir die toetsmonster word dit in ’n aparte apparaat verwerk, sodat ’n roller met ’n deursnee van 36 mm, ’n hoogte van 78 mm of 90 mm verkry word, waarop filterklippe van bo en onder geplaas word en ’n rubbermembraan opgesit word. Dan word die monster saam met die filterklippe op die staander in die kamer geplaas, die punte, die rubbermembrane word oor die staander en die laaisuier getrek en met rubberringe vasgemaak. Volgens die praktyk van sekere laboratoriums, soos prof. Skempton in Londen, word die dreinering van die monster in die kamer tydens die toets versnel deur die kante van die monster met filtreerpapier uit te voer, wat geplaas word voordat die rubbermembraan aangetrek word. Wanneer die monster in die apparaat ingebring word en die plexiglassilinder in die boonste en onderste plate vasgemaak word, is dit moontlik om toetse uit te voer wat op verskeie maniere uitgevoer kan word, soos die volgende:
-
Ongedreineerde toetse. In hierdie toetse word dreineer van die monster nie toegelaat tydens die toepassing van die laterale en vertikale toets nie, terwyl kleppe V4 en V5 gesluit is.
-
Ongedreineerde toetse met konsolidasie. Tydens die toepassing van laterale druk word die monster gedreineer (kleppe V4 en V5 is oop), terwyl tydens die toepassing van vertikale druk, dreinering nie toegelaat word nie (V4 en V5 is toe).
3_) Gedreineerde monsters_. Die monster word vir die hele duur van die toets gedreineer (kleppe V4 en V5 is oop), sodat volledige konsolidasie plaasvind en geen gestresde water in die porieë geskep word tydens die toepassing van vertikale druk σ1 nie. Hierdie toets neem lank, veral met swak deurlaatbare grond, want die vertikale belading σ1 moet in ’n groot aantal klein stadiums uitgevoer word en daar moet in elke stadium gewag word vir konsolidasie. Boonop kan die genoemde toetse uitgevoer word met versadigde en gedeeltelik versadigde monsters_._
In die lig van die voorgenoemde moontlikhede kan drieassige druktoetse in verskillende variante uitgevoer word en volgens die tipe grond onder lastoestande aangepas word.
Die toestelle, prosedures, eenhede, waardes en patrone wat beskryf word, word vanaf ’n historiese bron oorgedra. Die teks is nie ’n geotegniese studie, laboratoriumprotokol, fondasieprojek, bewys van hellingstabiliteit of uitgrawingsplan nie. Die keuse van monster en toetsmetode, toestand van dreinering en konsolidasie, grondwater, las regime, seismiese invloede en uitgrawing veiligheid moet bepaal word vir die spesifieke grond en gebou, volgens huidige regulasies, met die toepaslike laboratorium en gemagtigde geotegniese deskundige.